JP5005615B2

JP5005615B2 - 光増幅伝送システムおよび利得測定方法

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Publication number: JP5005615B2
Application number: JP2008141100A
Authority: JP
Inventors: 英樹前田; 暁彦松浦; 明那賀
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2008-05-29
Filing date: 2008-05-29
Publication date: 2012-08-22
Anticipated expiration: 2028-05-29
Also published as: JP2009290570A

Description

本発明は、対向する端局装置が光ファイバ伝送路および遠隔励起光アンプを介して接続され、少なくとも一方の端局装置から励起光を送出し、光ファイバ伝送路におけるラマン利得および遠隔励起光アンプにおける利得によって端局装置間で伝送される主信号光を増幅する光増幅伝送システム、および主信号光に対するラマン利得および遠隔励起光アンプの利得を個別に測定する利得測定方法に関する。

光増幅伝送システムでは、エルビウム添加光ファイバなどを用いた遠隔励起光アンプや、光ファイバ伝送路におけるラマン増幅を用いて主信号光を増幅し、無中継伝送区間の延伸が図られている（非特許文献１）。ここで、端局装置から遠隔励起光アンプに入射して主信号光を増幅する励起光と、光ファイバ伝送路で主信号光をラマン増幅する励起光を共通化する方法がある。例えば、波長1480ｎｍの励起光に対する遠隔励起光アンプの利得帯域とラマン利得帯域は一部重なるので、主信号光の波長をこの重なるＣ帯（1550ｎｍ帯）に設定することにより、遠隔励起光アンプによる増幅および光ファイバ伝送路におけるラマン増幅が可能となる。

図５は、従来の光増幅伝送システムの構成例を示す。
図において、一方の端局装置１０と他方の端局装置２０は、光ファイバ伝送路１および遠隔励起光アンプ２を介して接続される。一方の端局装置１０は、主信号光（Ｃ帯の波長多重信号光）を光ファイバ伝送路１に送信する主信号光送信器１１を備える。他方の端局装置２０は、光ファイバ伝送路１を介して伝送された主信号光を受信する主信号光受信器２１と、励起光を送信する励起光源２２と、励起光を光ファイバ伝送路１に送出するＷＤＭカプラ２３を備える。これにより、遠隔励起光アンプ２では、励起光源２２から送信された励起光により主信号光を増幅する。また、励起光源２２に近い光ファイバ伝送路１では、励起光源２２から送信された励起光により主信号光をラマン増幅する。なお、端局装置１０，２０の双方に励起光源を備え、前方励起および後方励起を行う構成としても同様である。
H.Maeda, G.Funatsu, A.Naka,"Design considerations of long span 10 Gbit/s WDM unrepeatered transmission systems", Suboptic 2004,We8.4.

ところで、図５に示す光増幅伝送システムでは、遠隔励起光アンプ２の増幅動作をフィードバック制御することが困難である一方で、遠隔励起光アンプ２は励起光や主信号光の入射パワーに応じて増幅特性が複雑に変化するので、システムの安定な動作のために実伝送路上の遠隔励起光アンプ２の増幅特性（利得）を求めておく必要がある。

しかし、遠隔励起光アンプによる増幅および光ファイバ伝送路におけるラマン増幅が可能な光増幅伝送システムでは、主信号光は両方の増幅を受けて受信端に到達するので、遠隔励起光アンプ２の利得とラマン利得をそれぞれ個別に把握することはできなかった。そのため、実伝送路における遠隔励起光アンプ２の入出力光レベルを的確に把握することができず、実伝送路に即した光増幅伝送システムの伝送路設計が困難になっていた。

本発明は、遠隔励起光アンプの利得とラマン利得が得られる光増幅伝送システムにおいて、主信号光に対する遠隔励起光アンプの利得とラマン利得を個別に測定することができる光増幅伝送システムおよび利得測定方法を提供することを目的とする。

第１の発明は、対向する端局装置が光ファイバ伝送路および遠隔励起光アンプを介して接続され、少なくとも一方の端局装置から励起光を送出し、光ファイバ伝送路におけるラマン利得および遠隔励起光アンプにおける利得によって端局装置間で伝送される主信号光を増幅する光増幅伝送システムにおいて、主信号光の波長帯は、光ファイバ伝送路におけるラマン利得帯域および遠隔励起光アンプにおける利得帯域に共通する帯域に設定され、主信号光を送信する端局装置に、遠隔励起光アンプの利得帯域外でありかつ光ファイバ伝送路におけるラマン利得帯域内の波長に設定されたモニタ光を送信するモニタ光送信手段を備え、主信号光を受信する端局装置に、主信号光の受信レベルを測定する手段と、モニタ光の受信レベルを測定するモニタ光受信手段と、主信号光受信レベルおよびモニタ光受信レベルを用いて、主信号光に対する光ファイバ伝送路のラマン利得と遠隔励起光アンプの利得をそれぞれ算出する利得演算手段とを備える。

利得演算手段は、主信号光の送信レベル、モニタ光の送信レベル、端局装置間の伝送路損失、および波長に対するラマン利得の関係を示すラマン利得変換テーブルは既知情報としてもち、モニタ光送信レベル、モニタ光受信レベルおよび伝送路損失からモニタ光に対するラマン利得を算出し、ラマン利得変換テーブルを参照して、モニタ光に対するラマン利得から主信号に対するラマン利得を取得し、主信号光送信レベル、主信号光受信レベルおよび伝送路損失から主信号に対する光増幅利得を算出し、主信号に対する光増幅利得から主信号に対するラマン利得を減算して主信号光に対する遠隔励起光アンプの利得を算出する。

また、モニタ光送信手段およびモニタ光受信手段は、端局装置間で監視制御信号を送受信する監視制御信号送信手段および監視制御信号受信手段を用い、監視制御信号の波長を遠隔励起光アンプの利得帯域外でありかつ光ファイバ伝送路におけるラマン利得帯域内に設定する構成としてもよい。

また、モニタ光送信手段およびモニタ光受信手段は、端局装置間で伝送路損失を測定するためのパイロット信号を送受信するパイロット信号送信手段およびパイロット信号受信手段を用い、パイロット信号の波長を遠隔励起光アンプの利得帯域外でありかつ光ファイバ伝送路におけるラマン利得帯域内に設定する構成としてもよい。

第２の発明は、対向する端局装置が光ファイバ伝送路および遠隔励起光アンプを介して接続され、少なくとも一方の端局装置から励起光を送出し、光ファイバ伝送路におけるラマン利得および遠隔励起光アンプにおける利得によって端局装置間で伝送される主信号光を増幅する光増幅伝送システムであって、主信号光に対する光ファイバ伝送路のラマン利得と遠隔励起光アンプにおける利得を個別に測定する利得測定方法において、主信号光の波長帯は、光ファイバ伝送路におけるラマン利得帯域および遠隔励起光アンプにおける利得帯域に共通する帯域に設定され、主信号光を送信する端局装置は、遠隔励起光アンプの利得帯域外でありかつ光ファイバ伝送路におけるラマン利得帯域内の波長に設定されたモニタ光を送信し、主信号光を受信する端局装置は、主信号の光受信レベルおよびモニタ光の受信レベルをそれぞれ測定し、主信号光受信レベルおよびモニタ光受信レベルを用いて、主信号光に対する光ファイバ伝送路のラマン利得と遠隔励起光アンプの利得をそれぞれ算出する。

主信号光を受信する端局装置は、主信号光の送信レベル、モニタ光の送信レベル、端局装置間の伝送路損失、および波長に対するラマン利得の関係を示すラマン利得変換テーブルは既知情報としてもち、主信号の光受信レベルおよびモニタ光の受信レベルをそれぞれ測定するステップと、モニタ光送信レベル、モニタ光受信レベルおよび伝送路損失からモニタ光に対するラマン利得を算出するステップと、ラマン利得変換テーブルを参照して、モニタ光に対するラマン利得から主信号に対するラマン利得を取得するステップと、主信号光送信レベル、主信号光受信レベルおよび伝送路損失から主信号に対する光増幅利得を算出するステップと、主信号に対する光増幅利得から主信号に対するラマン利得を減算して主信号光に対する遠隔励起光アンプの利得を算出するステップとを有する。

本発明は、主信号光に対する遠隔励起光アンプの利得とラマン利得を個別に測定することができるので、実伝送路における遠隔励起光アンプの主信号光の入出力光レベルを的確に把握することが可能となり、実伝送路に即した光増幅伝送システムの伝送路設計を行うことが可能になる。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の光増幅伝送システムの第１の実施形態を示す。
図において、一方の端局装置１０と他方の端局装置２０は、光ファイバ伝送路１および遠隔励起光アンプ２を介して接続される。一方の端局装置１０は、主信号光（波長多重信号光）を光ファイバ伝送路１に送信する主信号光送信器１１と、モニタ光を送信するモニタ光送信器１２と、モニタ光を光ファイバ伝送路１に送出するＷＤＭカプラ１３を備える。

他方の端局装置２０は、光ファイバ伝送路１を介して伝送された主信号光を受信する主信号光受信器２１と、励起光を送信する励起光源２２と、励起光を光ファイバ伝送路１に送出するＷＤＭカプラ２３と、光ファイバ伝送路１を介して伝送されたモニタ光を分岐するＷＤＭカプラ２４と、モニタ光を受信するモニタ光受信器２５と、主信号光受信器２１で測定される主信号光パワーおよびモニタ光受信器２５で測定されるモニタ光パワーを入力し、遠隔励起光アンプ２の利得と光ファイバ伝送路１におけるラマン利得を算出する利得演算部２６を備える。

ここで、励起光の波長λp を1480ｎｍとし、主信号光（波長多重信号光）の波長帯λを遠隔励起光アンプ２の利得帯域内の1550ｎｍ帯（Ｃ帯）とし、モニタ光の波長λm を遠隔励起光アンプ２の利得帯域外でありかつラマン利得帯域内の1580〜1610ｎｍに設定する。ＷＤＭカプラ１３，２４は、主信号光の波長帯λとモニタ光の波長λm を合分波する特性を有し、ＷＤＭカプラ２３は、主信号光の波長帯λと励起光の波長λp を合分波する特性を有する。

これにより、遠隔励起光アンプ２では、励起光源２２から送信された励起光により主信号光を増幅する。また、励起光源２２に近い光ファイバ伝送路１では、励起光源２２から送信された励起光により主信号光およびモニタ光をラマン増幅する。図１では次の状態を模式的に示す。端局装置１０に近い光ファイバ伝送路１は、端局装置２０の励起光源２２から送信された励起光がほとんど届かないので、主信号光およびモニタ光はともに減衰する。遠隔励起光アンプ２は、端局装置２０の励起光源２２から送信された励起光により主信号光のみが増幅される。端局装置２０に近い光ファイバ伝送路１は、端局装置２０の励起光源２２から送信された励起光によるラマン利得を有し、主信号光およびモニタ光はともに増幅される。なお、端局装置１０，２０の双方に励起光源を備え、前方励起および後方励起を行う構成とした場合には、端局装置１０に近い光ファイバ伝送路１でも、主信号光およびモニタ光に対するラマン増幅が可能である。

以上の前提に基づき、利得演算部２６で遠隔励起光アンプ２の利得と光ファイバ伝送路１におけるラマン利得を算出する手順について、図２に参照して説明する。なお、端局装置１０における主信号光送信レベルおよびモニタ光送信レベルは既知であり、端局装置１０，２０間の伝送路損失は、例えばシステム立ち上げ時に用いるパイロット信号の送受信レベルから算出されて既知であり、ともに利得演算部２６が情報として有しているものとする。また、利得演算部２６は、光ファイバ伝送路１について予め測定しておいた波長に対するラマン利得をラマン利得変換テーブルとして有しているものとする。なお、主信号光送信レベルおよびモニタ光送信レベルは、主信号光およびモニタ光を介して端局装置１０から端局装置２０に伝送し、端局装置２０の主信号光受信器２１およびモニタ光受信器２５で抽出して利得演算部２６に出力するようにしてもよい。

まず、利得演算部２６は、主信号光受信器２１およびモニタ光受信器２５でそれぞれ測定された主信号光およびモニタ光の光受信レベルを取得する（Ｓ１）。次に、モニタ光受信レベル、既知のモニタ光受信レベル、既知の伝送路損失から、モニタ光に対するラマン利得を算出する（Ｓ２）。次に、ラマン利得変換テーブルを参照し、モニタ光（λm ）に対するラマン利得の関係から、主信号光（λ）に対するラマン利得Ａを取得する（Ｓ３）。

次に、主信号光受信レベル、既知の主信号光送信レベル、既知の伝送路損失から、主信号光に対する光増幅利得Ｂを算出する（Ｓ４）。ここで、光増幅利得Ｂは、遠隔励起光アンプ２における主信号光に対する利得Ｃと、ラマン利得Ａの和である。次に、主信号光に対する光増幅利得ＢからステップＳ３で取得したラマン利得Ａを減算し、遠隔励起光アンプ２における主信号光に対する利得Ｃを算出する（Ｓ５）。以上により、主信号光に対する光ファイバ伝送路１のラマン利得Ａと遠隔励起光アンプ２の利得Ｃを個別に把握することができる。

（第２の実施形態）
図３は、本発明の光増幅伝送システムの第２の実施形態を示す。
本実施形態は、光増幅伝送システムに備えられる監視制御信号の送受信器を利用し、監視制御信号を第１の実施形態におけるモニタ光として利用する構成である。すなわち、図１の端局装置１０におけるモニタ光送信器１２に代えて監視制御信号送信器１４を用い、監視制御信号の波長を遠隔励起光アンプ２の利得帯域外でありかつラマン利得帯域内のλm に設定する。

また、端局装置２０のＷＤＭカプラ２４に監視制御信号受信器２７を接続し、さらに監視制御信号受信器２７に入力する監視制御信号を光カプラ２８を介して分岐してパワーメータ２９に接続し、モニタ光に代えて監視制御信号の光受信レベルを測定して利得演算部２６に出力する。なお、利得演算部２６では、光カプラ２８における分岐損失を考慮してモニタ光に代わる監視制御信号の光受信レベルを換算し、図２に示す遠隔励起光アンプ２の利得と光ファイバ伝送路１におけるラマン利得を算出する手順を実行する。

（第３の実施形態）
図４は、本発明の光増幅伝送システムの第３の実施形態を示す。
本実施形態は、光増幅伝送システムに備えられるパイロット信号の送受信器を利用し、パイロット信号を第１の実施形態におけるモニタ光として利用する構成である。すなわち、図１の端局装置１０におけるモニタ光送信器１２に代えてパイロット信号送信器１５を用い、パイロット信号の波長を遠隔励起光アンプ２の利得帯域外でありかつラマン利得帯域内のλm に設定する。

また、端局装置２０のＷＤＭカプラ２４にパイロット信号受信器３０を接続し、さらにパイロット信号受信器３０に入力するパイロット信号を光カプラ２８を介して分岐してパワーメータ２９に接続し、モニタ光に代えてパイロット信号の光受信レベルを測定して利得演算部２６に出力する。なお、利得演算部２６では、光カプラ２８における分岐損失を考慮してモニタ光に代わるパイロット信号の光受信レベルを換算し、図２に示す遠隔励起光アンプ２の利得と光ファイバ伝送路１におけるラマン利得を算出する手順を実行する。

本発明の光増幅伝送システムの第１の実施形態を示す図。本発明の光増幅伝送システムにおける利得測定手順を示すフローチャート。本発明の光増幅伝送システムの第２の実施形態を示す図。本発明の光増幅伝送システムの第３の実施形態を示す図。従来の光増幅伝送システムの構成例を示す図。

符号の説明

１光ファイバ伝送路
２遠隔励起光アンプ
１０，２０端局装置
１１主信号光送信器
１２モニタ光送信器
１３監視制御信号送信器
１４パイロット信号送信器
２１主信号光受信器
２２励起光源
２３，２４ＷＤＭカプラ
２５モニタ光受信器
２６利得演算部
２７監視制御信号受信器
２８光カプラ
２９パワーメータ
３０パイロット信号受信器

Claims

対向する端局装置が光ファイバ伝送路および遠隔励起光アンプを介して接続され、少なくとも一方の端局装置から励起光を送出し、光ファイバ伝送路におけるラマン利得および遠隔励起光アンプにおける利得によって端局装置間で伝送される主信号光を増幅する光増幅伝送システムにおいて、
前記主信号光の波長帯は、前記光ファイバ伝送路におけるラマン利得帯域および遠隔励起光アンプにおける利得帯域に共通する帯域に設定され、
前記主信号光を送信する端局装置に、前記遠隔励起光アンプの利得帯域外でありかつ前記光ファイバ伝送路におけるラマン利得帯域内の波長に設定されたモニタ光を送信するモニタ光送信手段を備え、
前記主信号光を受信する端局装置に、前記主信号光の受信レベルを測定する手段と、前記モニタ光の受信レベルを測定するモニタ光受信手段と、主信号光受信レベルおよびモニタ光受信レベルを用いて、前記主信号光に対する前記光ファイバ伝送路のラマン利得と前記遠隔励起光アンプの利得をそれぞれ算出する利得演算手段とを備え、
前記利得演算手段は、
前記主信号光の送信レベル、前記モニタ光の送信レベル、前記端局装置間の伝送路損失、および波長に対するラマン利得の関係を示すラマン利得変換テーブルは既知情報としてもち、
前記モニタ光送信レベル、前記モニタ光受信レベルおよび前記伝送路損失から前記モニタ光に対するラマン利得を算出し、
前記ラマン利得変換テーブルを参照して、前記モニタ光に対するラマン利得から前記主信号に対するラマン利得を取得し、
前記主信号光送信レベル、前記主信号光受信レベルおよび前記伝送路損失から前記主信号に対する光増幅利得を算出し、
前記主信号に対する光増幅利得から前記主信号に対するラマン利得を減算して前記主信号光に対する前記遠隔励起光アンプの利得を算出する構成である
ことを特徴とする光増幅伝送システム。
請求項１に記載の光増幅伝送システムにおいて、
前記モニタ光送信手段および前記モニタ光受信手段は、前記端局装置間で監視制御信号を送受信する監視制御信号送信手段および監視制御信号受信手段を用い、監視制御信号の波長を前記遠隔励起光アンプの利得帯域外でありかつ前記光ファイバ伝送路におけるラマン利得帯域内に設定する構成である
ことを特徴とする光増幅伝送システム。
請求項２に記載の光増幅伝送システムにおいて、
前記モニタ光送信手段および前記モニタ光受信手段は、前記端局装置間で伝送路損失を測定するためのパイロット信号を送受信するパイロット信号送信手段およびパイロット信号受信手段を用い、パイロット信号の波長を前記遠隔励起光アンプの利得帯域外でありかつ前記光ファイバ伝送路におけるラマン利得帯域内に設定する構成である
ことを特徴とする光増幅伝送システム。
対向する端局装置が光ファイバ伝送路および遠隔励起光アンプを介して接続され、少なくとも一方の端局装置から励起光を送出し、光ファイバ伝送路におけるラマン利得および遠隔励起光アンプにおける利得によって端局装置間で伝送される主信号光を増幅する光増幅伝送システムであって、前記主信号光に対する前記光ファイバ伝送路のラマン利得と前記遠隔励起光アンプにおける利得を個別に測定する利得測定方法において、
前記主信号光の波長帯は、前記光ファイバ伝送路におけるラマン利得帯域および遠隔励起光アンプにおける利得帯域に共通する帯域に設定され、
前記主信号光を送信する端局装置は、前記遠隔励起光アンプの利得帯域外でありかつ前記光ファイバ伝送路におけるラマン利得帯域内の波長に設定されたモニタ光を送信し、
前記主信号光を受信する端局装置は、前記主信号光の送信レベル、前記モニタ光の送信レベル、前記端局装置間の伝送路損失、および波長に対するラマン利得の関係を示すラマン利得変換テーブルは既知情報としてもち、前記主信号の光受信レベルおよび前記モニタ光の受信レベルをそれぞれ測定し、前記モニタ光送信レベル、前記モニタ光受信レベルおよび前記伝送路損失から前記モニタ光に対するラマン利得を算出し、前記ラマン利得変換テーブルを参照して、前記モニタ光に対するラマン利得から前記主信号に対するラマン利得を取得し、前記主信号光送信レベル、前記主信号光受信レベルおよび前記伝送路損失から前記主信号に対する光増幅利得を算出し、前記主信号に対する光増幅利得から前記主信号に対するラマン利得を減算して前記主信号光に対する前記遠隔励起光アンプの利得を算出する
ことを特徴とする利得測定方法。